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240铸焊机体裂纹修复工艺研究
更新时间:2009-7-7 14:23:45 关注

      上海宣邦对240铸焊机体裂纹修复工艺进行了研究。240铸焊机体的材料为16Mn,裂纹都是在运行90万公里之后大修期间发现的,从经验上判定此种裂纹属于疲劳裂纹。表面上看,在多个方向,多个部位都有裂纹产生,并且在焊缝及母材都有裂纹,没有规律性。 

240铸焊机典型裂纹

      然而,对裂纹修复工艺进行研究,第一步就是确确实实弄清裂纹的原因,才可能对症下药。从理论上分析引起疲劳裂纹的原因有缺陷(如气孔、表面微裂纹、焊缝的缺陷等)、应力集中、焊接残余拉应力。对于母材的缺陷,如气孔,我们是很难处理的,这是材料自身的问题,是制造方的责任,而表面微裂纹有可能是在服役过程中产生的,最终导致了疲劳裂纹的产生及扩展,可以通过适当的表面处理方法消除。焊缝的缺陷,如咬边、焊瘤、未焊透等,是可能通过工艺优化解决的。至于应力集中及焊接残余应力,不但要在设计要求最优的方案,还要在焊修后进行行之有效的处理,消除或降低其影响。
方案选择:
      1、 整体热处理:整体的焊后热处理可以较全面地消除残余应力,但因为工件大,热处理成本高,同时因为铸焊机有精度上有要求,要保证各种同轴度,从而满足铸焊机的气密性,整体热处理会带来大的变形,显然,整体热处理是不可行的。
      2、局部热处理:局部热处理也存在其变形影响铸焊机工作的情况,慎用。
      3、振动时效:振动时效对消除应力有一定好处,同时在车间里也有使用,但是问题仍然存在,并不能单纯通过振动时效来解决此问题,同时因为振动时效本身就是一种交变载荷,对工件有一定程度的疲劳损伤,利弊关系仍有待证明。
      4、喷丸:喷丸是一种很好的消应力提高疲劳强度的方法,但因工件结构的原因,喷丸不适用。
      5、TIG熔修法:改善了焊趾外形,使焊缝与基本金属之间形成平滑过渡,减少了应力集中,从而提高了焊接接头疲劳强度,对于强度级别较低的钢种,一些接头疲劳性能接近于母材。缺点是需要保护气体并且准备工作繁多,常常需要重熔多次,对于横焊、立焊以及仰焊效果较差。慎用。
      6、爆炸法:效果尚可并且效率较高但安全性差工艺选择困难,对本结构件来讲,不适用。
      7、捶击:这是很传统的消除残余应力提高疲劳寿命的方法的,但是存在着执行机构大、劳动强度大、可控性差、效果不稳定等问题,并且操作时噪音极大。
      8、砂轮打磨法:国际焊接学会的研究表明,焊接接头经打磨后,其 循环下的标称疲劳强度提高45%。该方法缺点由于打磨光滑程度不高,反而对疲劳强度造成负面影响;并且对于大尺度构件和长焊缝工作效率极低,不易采用。
      9、局部压延法:效果较好但是也存在很多问题,可使用范围窄、处理钢结构困难、加载装置体积大,对本结构来说,不适用。
      10、超声冲击法:熔焊常会在接头部位留有余高、凹坑、咬边等各种焊接缺陷,造成严重的应力集中,同时熔焊还产生一定的焊接残余应力,这些均对疲劳性能不利;另外焊趾部位近表面处常存有熔渣等缺陷,易导致疲劳裂纹提前萌生。焊后利用超声冲击设备处理焊趾部位,使之平滑过渡,从而降低了余高造成的应力集中,消除了焊趾表面的缺陷;同时使焊趾处产生较大的压缩塑性变形,从而产生一定数值的残余压缩应力,调整了焊接残余应力场;并使焊趾部位材料得以强化和硬化。以上多方面因素有效改善了焊接接头及结构的疲劳性能。超声冲击不会给240铸焊机体带来尺寸上的影响,从理论分析上未发现有负作用,拟作为项目实现的主要的手段。


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